[关键词]微带天线；射频识别；工作原理；协议设计
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0260-01
一、对射频识别技术的概述
射频识别，英文为Radio Frequency Identification，简称为RFID，是非接触的自动识别技术。RFID技术兴起于20世纪80年代，由于超大集成电路技术的发展90 年代才进入实用化阶段。RFID系统采用了无线电与雷达技术，数据交换不是 通过电流的触点接通而是通过电场与磁场，即通过无线的方式通信。与其他的识 别方式相，RFID技术能对移动的多个项目进行识别，因而应用更广泛。RFID技术的实现主要由以下三个部分组成：存储信息的应答器（电子标签）、标签读写器、后台数据库处理系统。RFID的关键技术着眼点在于采用什么技术来实现标签信息的可靠读出。射频识别技术作为作为一种新兴的自动识别技术，在中国很快普及。我国射频识别产品的市场是非常巨大的，射频技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域：汽车、火车等交通监控、高速公路自动收费系统、停车场管理系统、物品管理、流水线生产自动化、安全出入检查、仓储管理、动物管理、车辆防盗等等。
二、微带天线作用分析
射频识别卡天线主要用于接收射频识别卡的射频能量及信息，并发射射频识 别卡的相关信息。发射时把高频电流转换成电磁波，接收时把电磁波转换为高频电流，射频识别卡和读写器是通过天线进行数据交换的。天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，在选择天线时必须首先注重其性能，第一是选择天线类型；第二是选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求，选择天线电气性能的要求是选择天线的频率带宽、增益等电气指标是否符合系统设计要求。按照RFID系统的工作方式或工作频段不同，射频识别卡的天线一般可分为近场感应线圈天线和远场辐射天线。
由于RFID卡的廉价、尺寸限制使得一般的天线如：螺旋天线、喇叭天线、反射面天线等都不合适，廉价、剖面低、重量轻、体积小、易共形、易制作的微带天线成为更好的选择。微带天线又称为印刷振子或印刷偶极子是微带天线中除了微带贴片外的又一类微带辐射元。对微带天线的主要封装方式就是平面介质加盖。因此封装特性考察的主要内 容就是不同形状、不同厚度、不同介电常数的介质平面对于微带天线性能的影响，或者进一步地考虑两层以上介质的平面封装模型。为了保持接收信号的稳定，终端功率控制方案也是一项关键技术。
三、射频识别系统的分类
1.按作用距离的远近来分类
（1）密耦合。具有很小作用距离的射频识别系统。典型的范围从0 到1cm这种系统称为密耦合系统，即紧密耦合系统。必须把应答器插入读写器中，或者放置在读写器为此设定的表面上。
（2）遥耦合。把写和读的作用距离1cm至1m的系统称作遥耦合系统。所有遥耦合系统在读写器和应答器之间都是电感磁耦合。遥耦合中又分为近耦合（典型距离为15cm）和远耦合（大约距离为1m）。
（3）远距离系统。远距离系统典型的作用距离是从1m到10m，个别的系统也有更远的作用距离。所有远距离系统都是在微波范围内用电磁波工作的，发送频率通常为2.45GHz。
2.按系统的性能分类
按数据载体的存储能力、处理速度、作用距离和密码功能等分类，射频识别 系统可从低档到高档构成整个谱系。
3.射频识别系统协议和频率
对射频识别系统来说，最主要的频率在0～135kHz以及ISM（Industrial-Scientific-Medical）频率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、2.45GHz、5.8GHz和24.125GHz。
频率13.553MHz～13.567MHz 处于短波范围，在这个频率范围内的传播条件允许昼夜横贯大陆联系。该频率范围的使用者是不同类别的无线电服务机构，例如新闻机构和电信机构。在这个频率范围内，除了电感射频识别系统，其他的ISM应用有遥控系统、远距离控制模型系统、演示无线电设备和传呼机。
四、RFID系统的工作原理
电子标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号就能凭借感应电流所获得能量发出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签）或者主动发送某一频率信号（有源标签或主动标签）阅读器读取信息并解码后，送RFID系统的识读过程。阅读器将设定数据的无线电载波信号经过发射天线向外发射。当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后即将自身信息代码经天线发射出去。系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线的调制器传给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码，送后台电脑控制器。计算机控制器根据逻辑运算判断射频标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。从而完成有关信息查询、统计、管理等功能。RFID可以极快的速度在阅读器和电子标签之间采集和交换数据：具有智能读写及加密通信的能力，唯一性密码，极强的信息保密性，这对于军队保密等要求准确、快速、安全、可控提供了切实可行的技术途径。无论我们使用的各类系统、收发公文处于任何环节，相关人员都可以实时掌握其信息和状态。
五、RFID技术身份识别系统认证协议设计
无线射频技术的安全性至关重要，因此读卡器和电子标签之间的认证流程和通信安全性需要特别设计，本文采取的认证机制运用了读卡器和标签的互相认证。在这种认证机制中，读卡器与电子标签卡在出厂设置时都会存储一个公共的认证密钥K，并认为这个公钥是安全的，此公钥用于计算随机通信密钥，每次通信交易的密钥都会有所区别，无法被其他设备所复制。
鉴别机制的执行过程如下：
（1）读卡器向射频卡发送认证请求命令。
（2）信息卡返回初步认证数据。
（3）读卡器接收响应后，产生随机数A并且和公共密钥K加密运算用形成公钥信息发送给射频卡。
（4）信息卡接收到读卡器的公钥与已有的公钥比较，相同则解密随机数A并产生随机数B，用公共密钥和B进行加密形成二次认证数据发送给读卡器；不相同则认证失败。
（5）读卡器成功接收后将接收的二次验证信息利用随机数B运算产生的数据再一次发送给信息卡，并用公共密钥解密，解析出随机数A′并与之前的随机数A对比，相同则认证成功；否则认证失败。
结论
RFID射频识别是一种非接触式的新型认证技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。作为身份认证技术非常合适，以后会在更多的领域得到应用推广。
参考文献
[1] 杨庆霞，刘哲.射频识别（RFID）技术趋势与展望[J].学术理论与探索，2013（04）：23.
[2] 冯新亮，顾伟.解析无线射频（RFID）技术[J].学术理论与探索，2012（06）：15.
关键词：射频识别；教学内容；考核方式
中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0108-01
2016年是国家“十三五”的开局之年，两会更是把物联网的发展列入了“十三五”规划。射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）作为物联网应用的核心支撑技术，无论是在科学研究还是在实际工程应用上都已有广泛关注[1]。对于高校电子类专业，《射频识别技术》是一门非常重要的专业课程，学生可以通过对本课程的学习了解行业发展情况和提升专业技术能力。而在实际的教学过程中，选择合适的教学内容和教学方法来提高学生的学习兴趣，使用恰当的课程考核方式对学生的学习情况进行全面、公平的评价，才能让学生能够快速、有效地掌握最新的专业知识，并在毕业时具备一定的专业能力。
本文针对在不同专业、不同年级的《射频识别技术》课程的实际教学情况，提出了在教学内容和学生评价考核方式的探讨，从而激发学生的学习兴趣和提升学生的学习效果。
1 丰富的教学内容
射频识别这门技术本身涉及的专业学科知识就很丰富，例如：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、通信原理、数据传输、密码学等[2]，实际教学时需要结合其他学科知识进行串讲，这样不仅能够增加多个学科间的关联性让学生学习兴趣提高，对于学生进行专业系统学习也有一定的帮助。
《射频识别技术》课程使用的教材[1]内容丰富，具体内容包括：RFID概述、系统组件阅读器和射频标签的原理、无线通信原理、标签识别和超高频识别协议标准、系统设计的影响因素、研究进展与应用情况等。课程采取的是“2+2”的形式，即两节理论课加两节实验课的形式。由于专业课程涉及内容丰富，无论是理论课还是实验课都需要对教学内容进行合理的安排，对于学科间联系紧密的内容应该适当串联引深，让学生了解各个学科专业间的关系。
1.1 理论教学内容
理论课程往往比较枯燥无趣，教学时如果引入一些学生学习过的其他专业课程的内容，不仅能够提高学生的学习兴趣，也能提升学生专业学习的总体效果。例如：在教材RFID概述和研究进展部分有提到物联网和传感网的内容，而物联网和传感器都是学生有学习过的专业课程，在教学这部分内容时就可以把物联网、传感器、射频识别等相关技术进行结合串讲，分析它们各自的原理、差异，列举一些实际的应用案例，让学生更好地理解学习的专业课程并不是孤立的，而是具有很强的关联性的，从而加强教学效果。
1.2 实验教学内容
实验教学是为了能够让学生更好地掌握理论知识、具备一定的实践能力，实验教学内容是依托于理论教学内容的。因此，《射频识别技术》课程实验教学内容是根据理论教学内容来合理安排的。理论教学内容丰富，实验教学内容也应该相对多样。本课程实验内容主要分三大部分：
1）RFID基础实验
RFID基础实验主要是RFID技术所使用的125KHz、13.56MHz、900MHz等三大典型频段的标签数据读取和写入实验。实验内容相对简单，主要是让学生认识到RFID技术在实际生活中应用是非常广泛的，并没有想象中那么高大上，从而引起学生的学习兴趣。
2）无线通信相关实验
无线通信的实验内容包括三维电磁仿真软件（HFSS）对天线的设计与仿真、SmartRF软件对射频芯片参数的设置、MATLAB软件对信号调制的仿真等。这部分实验内容是根据理论教学内容添加的。标签组件原理和无线通信原理两部分都有提到天线，特别是天线的性能与无线数据的传输有一定的联系。引入天线设计与仿真和射频芯片参数的设置实验是为了让学生更好地了解天线的极化、增益、谐振频率、发射功率等因素对于无线数据收发的影响。信号的调制仿真则算是学科间的交叉引申，让学生回顾其他专业课程内容。无线通信的实验涉及的软件较多，但并不是都学习过，教学时需要对各种软件的使用进行详细说明。多软件的学习使用也拓展了学生对于专业辅助工具的使用能力。
3）RFID系统综合实验
综合实验需要学生完成RFID小系统的组建，实现射频识别的功能。实验内容、步骤相对复杂，能够呈现出学生学习本课程后的学习效果。
2 多样的考核方式
《射频识别技术》课程开设的专业和年级不一，根据不同的专业和年级课程的考核方式也不尽相同。物联网工程专业主要采取闭卷考试的方法，其他专业则使用课程论文的方式。
1） 闭卷考试
《射频识别技术》是物联网工程专业在大三上期开设的核心课程，为了能够让本专业学生对该专业课程有更加深入的学习效果，采取理论期末闭卷考试方式。试卷题型应多样并分值合理。可适当加入开放性试题，比如：“列举生活中的射频识别技术的应用案例”。综合、全面地考核学生课程学习情况。
2）课程论文
对于电子科学与技术专业来说，《射频识别技术》并不是专业核心课程，且在大四上期开设，主要通过期末课程论文的方式进行考查。课程论文内容不限，只要是射频识别技术相关即可，考核学生对于射频识别技术的了解情况、材料分析归纳总结和论文写作能力等[3]。
3 总结
本文根据实际教学情况，提出了对《射频识别技术》课程在教学内容和学生评价考核方式上的探讨。针对不同的专业和不同的年级合理选取教学内容和考核方式，提高学生学习兴趣，增强课程教学效果，使学生具有较强的专业理论和实践能力。
参考文献：
[1] 陆桑璐，谢磊.射频识别技术――原理、协议及系统设计[M].科学出版社，2014.
【关键词】车体识别系统（AVI） 射频识别系统RFID（Radio Frequency Identification） 非易失性存储器（EEP-ROM）
一、引言
射频识别技术（RFID），是20世纪80年展起来的一种新兴自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术，用于控制、检测和跟踪物体。汽车涂装工艺庞大复杂，流程主要分为：前处理电泳电泳烘干炉底胶底胶烘干炉中涂喷涂中涂烘干炉面漆喷涂面涂烘干炉，还有检查、打磨、钣金、颜色选择、抛光、注蜡等作业场。在汽车涂装生产线中，采用车体识别系统（AVI）能够对汽车生产的整个过程数据进行统计、监控和信息的即时收集。车体识别系统的应用，对生产过程中车体生产信息的建立、生产活动的高效性、生产管理的信息化、生产调度的快捷性和生产过程的监控都发挥着重要的作用。
二、射频识别系统所具备的功能
选择射频识别系统时大体要考虑以下几点：
（一）电子标签的存储容量：电子标签的容量小至几十字节，大到几十K 字节不等。在涂装车间，标签存储器的存储量1K字节即可。存储器可以选择非易失性存储器（EEP-ROM），不需要电池，不用考虑因失电丢失数据的问题。
（二）射频识别系统的读写距离：这是指天线表面与电子标签表面能够正常工作的距离，选择0～30mm就可以符合要求；
（三）射频识别系统的传送速率：这一速率包括电子标签读/写装置的读写速率和读/写装置与 PLC 的通讯速率；因此要求有高性能的PLC。
（四）射频识别系统的工作温度：烘干炉正常热风循环温度大约160℃左右， 随着水性涂料的推广使用，烘干炉的温度有下降趋势；
（五）射频识别系统的接口形式：要选择方便与PLC联接的接口形式，有RS-232C、RS-422、RS-485。
（六）电子标签（RF TAG）：是一种非接触式的自动识别技术的载体，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。在涂装车间，电子标签材质大多为PPS树脂。
三、射频识别系统（RFID）配置
（一）硬件构成
一个典型的RFID系统中包含了上位设备（PLC）、识别控制器、放大器、天线（电子标签读/写）、电子标签（TAG）。电子标签 TAG 需要固定在滑撬上，车辆在涂装车间随着滑撬进行运作，这样车体信息具备了传递性和一致性。从某种意义上来说， RFID系统是移动的存储数据系统，在整个的生产过程中，所有的或者绝大部分的车体信息就存储于电子标签里面，通过读取电子标签，来获得生产信息。系统构成如下图所示：
PLC：
RS-232C/422/485
识别控制器：
放大器：
天线：
电子标签：
（二）应用案例
当前，在涂装生产线中广泛使用的一种组合是，三菱Q系列PLC、GOT系列触摸屏和欧姆龙V680系列RFID产品组成的射频识别系统。
1.PLC控制系统： 该系统是使用CC-Link和MELSECNET/10H 网络，构建车体识别系统的现场级总线，对不同部分进行控制，然后通过MELSECNET/10H网络对车体信息数据传输到选色存储区和喷涂机器人控制系统，对相应的生产活动进行控制。通过工业以太网将信息传输到中央控制中心，进行显示或者打印。
2.现场站：在每个站点都安装了触摸屏（HMI）和PLC系统，通过触摸屏写入、显示、修改车体生产信息、读写滑撬号等。在每一个站点，都可以读出标签的使用信息。这些信息，可以帮助使用者随时掌握标签的使用寿命及存储性能的变化。在现场设置的站点主要有：
站点P1：白车身到达涂装车间后的第一个站。检测开关检测到滑撬到位信号，天线先进行读取，读出滑撬号、标签投入使用日期、最近一次使用日期和标签读写次数等信息。之后，通过触摸屏输入生产信息，如车型、颜色、滑撬号和内部生产编码等。
站点P2：设置在密封胶室之前。车身经过电泳烘干炉后，进入密封胶工序前，要更换滑撬。在此处，车身信息从电泳滑撬上的电子标签中读取后，写入到新的滑撬上的电子标签中。生产信息也随之进入下一工序。
站点P3：设置在钣金修理作业场。根据读取到到车身信息，确定车体是否合格车，是否需要返修或拔出。
站点P4：设置在颜色选择区入口处。主要是和输送链之间通讯，根据读取到到车身信息，将车体存储在不同的车道上，等待喷涂。
站点P5：设置在颜色选择区出口处。主要是和喷涂机器人之间通讯，将读取到的喷涂颜色数据，传输给机器人。根据不同的车型信息确定喷涂颜色及机器人仿形动作。
站点P6：设置在检查作业场之前。根据读取到到车身信息，确定车体是否合格车，是否为重涂车或套色车。根据这些信息确定工件的生产流程。
站点P7：设置在注蜡作业场之前，这也是合格车离开喷涂车间前的最后一个站。读取车体信息，经由MELSECNET/10H上传到涂装车间中控室，通过以太网送到总装车间，这是总装车间工件识别系统操作中的基础数据。
根据不同的生产需求，还可以设置若干监视站点。当车体数据无法正常读取时，可以重新写入。也可以设置具备单一备份模式的站点。
3.电子标签（RF TAG）：电子标签安装在每一个滑橇上，在生产流程中循环运行。所以，要考虑金属围绕物对天线的影响。安装时，天线和金属围绕物的表面之间保持至少100mm的空间。另外，金属围绕物的高度绝对不可超过天线的高度。在高温环境下，会对标签内部部件的性能造成影响，有寿命限制。
四、结束语
当前，在国内众多的汽车生产企业中，都在涂装、总装、发动机等重要的生产车间推广使用了车体识别系统。通过车体识别系统的应用，提高的生产管理水平，提高了生产效率，减少了物流成本，实现了按订单生产。车辆信息档案将跟随车体从制造到销售，甚至售后服务等各个环节。为生产管理以及售后服务都提供了基本的参考数据，实现了车辆生产信息的追溯性，提高了行业的信息化建设。
参考文献：
[1]（德）Klaus Finkenzeller 吴晓峰 陈大才译 射频识别技术（第3版）电子工业出版社 2006 （10）
[2]岳红兵 殷南。汽车涂装生产线上的车体识别系统。汽车制造业。2011（01）
关键词：rfid；rfid技术；rfid应用
1 rfid技术概述
射频识别（radio frequency identification，以下简称rfid）亦称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术。rfid技术越来越受到人们的重视，在我国，rfid技术在工厂生产、铁路运营、仓储物流、贵重品贸易、身份识别等领域得到长足发展，已经有相当成熟的应用。[4]
rfid技术的技术原理是利用感应识别特定的电子标签（rfid tags）发出的无线电波特定频段的能量，或由电子标签主动发送某一频率的信号，进行非接触式双向通信，完成目标识别和数据交换目的的自动识别技术，而不需要识别系统（一般是rfid阅读器）与电子标签之间建立机械或光学接触。[5] rfid技术可应用的领域十分广泛，可以说，在物联网的概念中，rfid技术被看作是继互联网和移动通信两大技术之后的第三大技术。
rfid系统组成包括硬件和软件。其中硬件主要包括电子标签、阅读器（reader）、计算机、网络设备；软件主要包括应用软件、嵌入式软件（又称中间件）、数据库系统。
2 rfid和其他识别技术的比较
rfid技术和条形码等其他识别技术相比，有以下几个特点：远距离读写，存储量大，可重复使用。使用寿命长。可以同时识别多个标签。形状不受限制。耐环境变化，保养方便。数据安全。
3 rfid应用时的制约因素
rfid技术目前尚在托盘标签而未达到单品标签的阶段，原因之一就是成本。第二个制约因素是安全问题。第三个问题在于标准和频段的不统一。
总而言之，由于受到技术水平和标准问题的限制，rfid技术目前尚在部分行业得以应用，未能建立完整的产业链，而在超级市场等零售业界，更只是在实施试点项目，未能形成普遍的气候。
4 rfid系统优势
rfid标签全面取代条形码后，能带来更多的便利、快捷、创新和利润。首先是能大大减少人工计费的失误，将现有的计费系统耗时减少1/2到2/3，减少商品非预期性损失等，能给顾客和零售商均带来极大的便利。
5 现有条形码系统存在的问题
1）条码条形码是"可视技术"，扫描器必须人为操作，只能接收它视野范围内的条码条形码。
2）条形码的数据不能更改。
3）条形码对完整性有较高要求。
4）条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，
5）条形码虽然只存储了少量数据，但这些数据却是未经过编码的，识别码是全球通用，因此数据保密性和安全性还是有一些欠缺。
而以上这种种问题，使用基于无线射频识别（rfid）的超市购物自动计费系统则可以一一解决。
6 rfid技术的实现
根据前文所述可以通过设计rfid通道、阅读器勘误（中间层）和自动计费系统来实现。
1）rfid通道
rfid阅读器通道，简称rfid通道。它将阅读器固定在收银台附近的三个位置，从不同的位置对购物车进行计费。其设计如图1所示。
2）阅读器勘误（中间层）
每个通道架设三台阅读器，分设左右两边，而位置亦是高中低三个位置，便于从不同角度来获取rfid标签的信号。通过一个控制器使用tdma技术，控制三个阅读器分时读取购物车上的rfid标签发出的经过编码的信息，一方面实现三个阅读器在不同时间接收信号，以保证阅读器不会互相干扰，另一方面实现防碰撞功能，即每个阅读器可在短时间内的不同时刻读取不同rfid标签上的信息，使所以在范围内的商品rfid标签在通过通道的时候全被读取。
3）自动计费系统
自动计费系统连接物联网和超市内部的数据库，待系统根据清单上各种商品的代码连接数据库建立帐单视图并显示到显示屏中后，顾客可在显示器屏幕上见到清单，并可选择是将信用卡（银联卡）插入卡槽，还是在现金放置口中放入现金，进行付费。付费完成后系统将控制通道末端的闸门开放，顾客可将购物车推离通道，系统将自动修改库存相关信息。
7 rfid技术的应用
进入21世纪后更是因为其定位追踪及数据交互方面的优势，rfid技术越来越受到人们的重视，在我国，rfid已经在生产及包装业、产品仓储中、配送中心、门禁管理中、产品防伪中、制造业中、生产物流实验系统等广泛应用，相信在不久的将来rfid技术的应用会越来越广泛。
参考文献：
[1] 马宇.射频ic卡及其读写器的设计与实现[d].武汉:华中科技大学,2005.
[2] 王国武.射频识别（rfid）及其典型应用[j].安微电子信息职业技术学院学报,2005(5).
[3] shansunpu. rfid同其它识别系统的比较[eb/ol].[2007-12-05]./
[4] 大商圈网. 中国rfid技术应用加速进入零售市场领域[eb/ol].[2007-08-30]..
关键词：RFID；RFID技术；RFID应用
1 RFID技术概述
射频识别（Radio Frequency Identification，以下简称RFID）亦称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术。RFID技术越来越受到人们的重视，在我国，RFID技术在工厂生产、铁路运营、仓储物流、贵重品贸易、身份识别等领域得到长足发展，已经有相当成熟的应用。[4]
RFID技术的技术原理是利用感应识别特定的电子标签（RFID Tags）发出的无线电波特定频段的能量，或由电子标签主动发送某一频率的信号，进行非接触式双向通信，完成目标识别和数据交换目的的自动识别技术，而不需要识别系统（一般是RFID阅读器）与电子标签之间建立机械或光学接触。[5] RFID技术可应用的领域十分广泛，可以说，在物联网的概念中，RFID技术被看作是继互联网和移动通信两大技术之后的第三大技术。
RFID系统组成包括硬件和软件。其中硬件主要包括电子标签、阅读器（Reader）、计算机、网络设备；软件主要包括应用软件、嵌入式软件（又称中间件）、数据库系统。
2 RFID和其他识别技术的比较
RFID技术和条形码等其他识别技术相比，有以下几个特点：远距离读写，存储量大，可重复使用。使用寿命长。可以同时识别多个标签。形状不受限制。耐环境变化，保养方便。数据安全。
3 RFID应用时的制约因素
RFID技术目前尚在托盘标签而未达到单品标签的阶段，原因之一就是成本。第二个制约因素是安全问题。第三个问题在于标准和频段的不统一。
总而言之，由于受到技术水平和标准问题的限制，RFID技术目前尚在部分行业得以应用，未能建立完整的产业链，而在超级市场等零售业界，更只是在实施试点项目，未能形成普遍的气候。
4 RFID系统优势
RFID标签全面取代条形码后，能带来更多的便利、快捷、创新和利润。首先是能大大减少人工计费的失误，将现有的计费系统耗时减少1/2到2/3，减少商品非预期性损失等，能给顾客和零售商均带来极大的便利。
5 现有条形码系统存在的问题
1）条码条形码是"可视技术"，扫描器必须人为操作，只能接收它视野范围内的条码条形码。
2）条形码的数据不能更改。
3）条形码对完整性有较高要求。
4）条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，
5）条形码虽然只存储了少量数据，但这些数据却是未经过编码的，识别码是全球通用，因此数据保密性和安全性还是有一些欠缺。
而以上这种种问题，使用基于无线射频识别（RFID）的超市购物自动计费系统则可以一一解决。
6 RFID技术的实现
根据前文所述可以通过设计RFID通道、阅读器勘误（中间层）和自动计费系统来实现。
1）RFID通道
RFID阅读器通道，简称RFID通道。它将阅读器固定在收银台附近的三个位置，从不同的位置对购物车进行计费。其设计如图1所示。
2）阅读器勘误（中间层）
每个通道架设三台阅读器，分设左右两边，而位置亦是高中低三个位置，便于从不同角度来获取RFID标签的信号。通过一个控制器使用TDMA技术，控制三个阅读器分时读取购物车上的RFID标签发出的经过编码的信息，一方面实现三个阅读器在不同时间接收信号，以保证阅读器不会互相干扰，另一方面实现防碰撞功能，即每个阅读器可在短时间内的不同时刻读取不同RFID标签上的信息，使所以在范围内的商品RFID标签在通过通道的时候全被读取。
3）自动计费系统
自动计费系统连接物联网和超市内部的数据库，待系统根据清单上各种商品的代码连接数据库建立帐单视图并显示到显示屏中后，顾客可在显示器屏幕上见到清单，并可选择是将信用卡（银联卡）插入卡槽，还是在现金放置口中放入现金，进行付费。付费完成后系统将控制通道末端的闸门开放，顾客可将购物车推离通道，系统将自动修改库存相关信息。
一、射频技术原理
无线射频识别技术（RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信息和空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性来实现对被识别物体的自动识别。射频系统主要硬件设备包括：
（一）读头。读头也称为阅读器，它在射频识别（RFID）系统中起着举足轻重的作用。首先，读头的频率决定了射频识别系统的工作频段；其次，读头的功率直接影响射频识别的距离；再次，产生RF信号及RF能量激活并支持（供能给）“被动式”RFID标签。读头利用天线来发射能量，形成电磁场，通过电磁场来触发作为数据载体的标签，与这个标签建立通信联系并且在计算机和标签间传输数据。通过读头内的收发装置接收来自标签上的已编码RF信号，对标签的认证识别信息进行解码，将认证识别信息连带标签上其他相关信息传输到计算机以供处理。另外，还可以将计算机系统的发送信息传输给标签，使标签成为数据载体。
（二）标签。标签是指由IC芯片和无线通信天线组成的大小如芝麻粒的无线通信IC和天线组成的模块超微型的小标签。标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，标签附着在待识别物体的表面。存储在芯片中的数据，可以由读头以无线电波的形式非接触的读取，并通过读头的处理器，进行信息解读并进行相关管理。
标签可以是只读的、读/写兼具的或写一个/读多个的形式；可以是“主动式”，也可以是“被动式”的。通常，“主动式”标签需要专用电池支持其传输器及接收器的工作，但RAM区不一定大。为避免干扰，主动式的标签要求能接收与转发多个频点的信号，以避免邻道干扰，卡的组成复杂，而且功耗也大。由此，“主动式”标签一般比“被动式”标签在形体上要大一些而且价格也更昂贵。另外，“主动式”标签的使用寿命与其电池寿命直接相关。“被动式”标签根据其应用的不同，也可以分为“有电源”和“无电源”工作模式。“被动式”标签将从读头或传输接收机传来的RF信号反向因素，并可通过调制解码将相关信息加入到其所反射的RF信号中。对于“被动式”标签而言，它无需电池来放大反向信号的载波能量，有的“被动式”标签使用电池仅是用于支持标签中存储器的工作或支持标签中的对反射信号进行调制解码元件的工作。
（三）天线。天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换为电磁波的装置。读头必须通过天线来发射能量，形成电磁场，通过电磁场来对标签进行识别。因此，天线所形成的电磁场的范围就是射频系统的可读区域。任一射频系统至少应包含一根天线（不管是内置还是外置）以发射和接收RF信号，有些射频系统是由一根天线来同时完成发射和接收的；而另一些则由一根天线来完成发射而另一根天线来承担接收，所采用的天线形式和数量应视具体情况而定。（图1）
射频系统的数据读写操作是严格按照“主――从原则”来进行的。读头的所有动作均由计算机系统来控制，为了执行计算机系统发出的一条指令，读头的基本任务就是启动数据载体（标签），与标签建立通信并在计算机系统与读头之间传送数据。
便携式数据终端与射频通信结合，可将采集到的有用数据存储起来或传送至一个管理信息系统。操作时先把射频信息通过扫描输入到便携式数据终端，再联接到管理信息系统，从而得到用户物资信息。
二、射频技术与相关技术对比
目前，在我国应用较为广泛的自动识别技术主要有：条码技术、磁条技术、IC卡技术和射频技术，各种技术都有其优点和缺陷，我们要根据不同领域的具体物流情况选择与之相应的自动识别技术。
条码成本较低，适用于需求量小、数据不必更改的场合，例如商品包装上就很合适，但是较易磨损，且数据量很小，而且条码只对一种或一类商品有效。磁条技术是接触识读，其数据可做部分读写操作，给定面积编码容量比条码大，对于物品逐一标志成本比条码高，接触性识读最大的缺点就是灵活性太差。磁卡的价格很便宜，但是很容易磨损，不能折叠、撕裂，数据量较小。IC卡安全性比较高，存储容量大，但是价格也稍高些，由于它的触点暴露在外面，有可能因人为的原因或静电而损坏。
射频技术的优点是不局限于视线，识别距离可以达到几百米。射频标签具有可读写能力，可携带大量数据，同时具有难以伪造和智能性较高等特点，最大的优点就在于非接触性，因此完成识别工作时无须人工干预，能够实现自动化且不易损坏，可识别运动的物体并同时识别多个射频标签，操作快捷方便。另外，射频标签不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，这样的环境中，短距离的产品可用在工作的流水线上跟踪物体；长距离的产品多用于交通上，可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。RFID识别的缺点是标签成本相对较高，而且一般不能随意扔掉。
三、射频技术在物流配送方面的应用
（一）用于在途物资可见性系统。物资配送中心接到配送任务后，需要及时、迅速地将需求方所需物资运送到位，利用射频技术即可准确、迅速地完成配送任务并实现对在途物资的跟踪。物资配送中心为每台车配发一枚射频标签，并在仓库出入口处安装一套射频装置形成门禁，以利用射频技术完成物资的自动出入库操作。
第一步，物资配送中心所派车队进入仓储中心时通过门禁，阅读器读取到射频标签信息并在仓储中心系统中显示此时车队所载物资为空。
第二步，车队装载物资完毕离开发物仓库时再次通过门禁，物流系统将出库物资信息写入到系统数据库中并上报给物资配送中心，这样就等于射频标签承载了其所运物资的相关信息，自动完成物资出库，此时运送物资的车辆和物资进入在途状态。
第三步，运输车队到达收物仓库时再度通过门禁，阅读器读取到射频标签中的信息后传输给仓储中心系统，系统即显示待入库物资的相关信息并写入数据库，自动完成物资入库，并上报给物资配送中心，以告知物资配送中心此次物资配送任务已经完成。
关键词：射频识别； 加密算法； 椭圆曲线加密； 密码运算
中图分类号：TN91934 文献标识码：A 文章编号：1004373X(2012)10008703
射频识别(RFID)技术是结合无线射频(RF)和IC 芯片的一种时下非常热门且有发展前途的技术，正逐渐取代条形码功能，给零售、物流业乃至全球供应链带来革命性改变。射频识别技术有着广泛的应用空间，但是同时由于射频识别电子标签自身存在的不足，使之在加密防伪领域的应用方面尚需逐步完善。
1 背景综述
2003年11月全球销售额最高的量贩店沃尔玛提出一道强制令，要求其一百家大供货商从2005 年1月起，所有输往德州三个分销中心的货箱上必需贴上符合标准的“无线射频标识”(Radio Frequency Identification，RFID)标签（tag）。无线射频是一种非接触式的自动辨别技术，它透过射频信号自动辨别目标对象并获取相关资料，辨别过程无需人工干预，因其可工作于各种恶劣环境而成为近年来很热门的话题。有关专家预计射频识别技术将会在不久的将来逐渐取代条形码功能，在物联网高速发展的今天，射频识别技术将有着广阔的发展前途。
由于无线射频标签本身的安全性不足，必须加上密码学的身份鉴别机制，以防止伪造的标签或读写器进入正常运作过程，造成交易或商品损失。无线射频识别具有免于接触、自动识别的诸多优点，但是从信息安全的应用需求，诸如：身份鉴别、存取控制、资料保密、资料完整性、不可否认性及可获得性等功能仍存在不足和缺陷，因此如何提升无线射频识别的隐密性和安全性就凸现重要和迫切。
2 射频识别技术在防伪上的缺陷
虽然射频识别技术在应用于大量且自动识别工作方面的优势不言而喻，但是应用于防伪科技上，就射频识别电子标签本身而言，它的某些特性不能满足信息安全的应用需求，如：
（1） 因为标签的电源是靠读写器在一定读取时间内所提供，也就是说它只有在很短的时间内才具有很小的电力可以执行运算功能。并且，电子标签在被读取时间之前，如果电力不足或断电，想做相关的计算也是不可能的，所以要在电子标签上做较复杂的密码运算或鉴别机制，仍显得较为困难。
（2） 目前电子标签的容量较小，其中大部分用来做储存和传输功能，剩下做安全机制的数量将非常有限，不具备复杂的运算能力。
（3） 无线射频识别在防伪方面的功能仍待加强，必须采纳诸如公开密钥机制等方法，将其嵌入射频识别电子标签中，才能有效防止非法复制或仿造，从而提高其安全性。
3 加密算法与椭圆曲线加密算法
3.1 加密算法综述
密码学中两种常见的密码算法，即对称密码算法（单钥密码算法）和非对称密码算法（公钥密码算法）。
对称密钥体制，采用对称密钥加密算法，加解密过程中使用完全相同的一个密钥，广泛使用的算法有DES，3DES，Rc4，Rc5等。非对称密码体制，也被称为公钥密码体制，每个实体都拥有一对密码(即公钥和私钥)，公钥是公开的，不需要保密，私钥则由拥有者本人秘密妥善保管，其方法是用公钥加密，然后用私钥解密；或者用私钥签名，然后用公钥验证签名。非对称密码体制还可以用来作数字签名，保证消息传递过程中的完整性和不可否认性。当前最著名和应用最广泛的是由Rivet，Shamir，Adelman提出的(公钥系统RSA，RSA系统)，它的安全性基于大整数因子分解的困难性，而大整数因子分解问题是数学上的著名难题，至今没有有效的方法予以解决，因此可以确保RSA算法的安全性。
RSA系统是公钥系统中最具有典型意义的方法，大多数使用公钥密码进行加密和数字签名的产品和标准使用的都是RSA算法。RSA方法的优点主要在于原理简单，易于使用。但是，随着分解大整数方法的进步及完善、计算机速度的提高以及计算机网络的发展（可以使用成千上万台机器同时进行大整数分解），作为RSA加解密安全保障的大整数要求越来越大。为了保证RSA使用的安全性，其密钥的位数一直在增加，例如，目前一般认为RSA需要1 024位以上的字长才有安全保障。然而，密钥长度的增加导致了其加解密的速度大为降低，硬件实现也变得越来越难以忍受，这对使用RSA的应用带来了沉重的负担，在进行大量安全交易的电子商务显得尤其明显，从而使其应用范围越来越受到制约。在这种背景下，为了克服上述瓶颈，安全性更高、算法实现性能更好的公钥系统椭圆曲线加密算法（Elliptic Curve Cryptography，ECC）脱颖而出，它是基于有限域上椭圆曲线的离散对数计算困难性的一种算法。椭圆曲线加密算法(Elliptic Curve Cryptography， ECC)是由Neal Koblit和Victor Miller于1985年首先提出，从此ECC的安全性和实现效率就被众多的数学家和密码学家所广泛研究。
3.2 椭圆曲线密码算法
关键词:RFID 现代物流管理 智能化物流管理
射频识别技术是无线通信IC和天线所构成的组件的通称。它的成品有着各式各样的形状和大小，不过其基本的卡片型、硬币型及有印刷天线的纸张等，不过其基本的功能却是一样的，只要配搭专用的读写器(READER/WRITER)，就可以从外部读取或写入信息。
但这种仅能提供单一功能的RFID，却扮演了实现ubiquitoous(网路无所不在)社会的牵线者，正牵起一股狂大的旋风。服饰业、食品业、物流业等许多业界已开始认真思考以此项技术代替传统的条形码系统。在欧美各国，包括了美国的WalMart、英国的特易购Tesco、德国的Metro等大型的连锁式零售企业，都以提升公司内部物流系统的效率为目标，相继宣布未来将在2005-2006年间，正式采用RFID系统。
由此可见，无线射频识别技术已经在全球的零售业界掀起了一股旋风，而与其休戚与共的现代物流业，当然也不可避免地卷入了这一旋涡。
现代智能化物流管理
现代的物流，是以物流企业为主体、以第三方物流配送服务为主要形式、由物流和信息流相结合的、涉及供应链全过程的现代物流系统。在信息化时代里面，随着网络技术、电子商务、交通运输和管理的现代化，现代物流配送也将在运输网络合理化和销售网络系统化的基础上，实现整个物流系统管理的电子化及信息化，配送各环节作业的自动化和智能化，从而进入以网络技术和电子商务为代表的物流配送的新时期。
此外，现代物流表现为企业生产与运输一体化的供应链管理与服务。其中货物运输所需的成本、时间及货物在途的状态控制是整个供应链管理过程中的重要环节。而将射频识别技术RFID与现代的物流管理相结合，将会极大地提升物流管理各个环节的智能化水平和服务水平，其势必成为21世纪现代物流发展的不可逆转的趋势。
射频识别技术的技术优势分析
传统的自动识别技术的主要功能是提供关于个人、动物、货物和商品的区别于他物的相关信息。在当今的服务领域、在商品销售与后勤分配领域、以及在商业部门、在生产企业和材料流通等领域自动识别技术己得到了快速的普及和应用。
条形码技术，曾在识别系统领域引起了一场革命并得到了广泛的应用。但是现在这种技术在许多场合已经不能满足人们的需要了。条形码虽然很便宜，但它的存储能力小、不能改写等的缺点均限制了它在自动识别领域的应用。
在这样特殊的历史背景底下，在我们对大存储量信息载体和无线信息交换方式的需求下面，RFID技术应运而生。而要把自动识别技术与现代的物流管理相结合，在技术的实际应用当中提高物流管理的效率和效益，RFID技术较之以传统的识别技术，具有其自身独特的技术优势(见表1):
射频识别技术的应用优势分析
无论是传统的管理方式，还是现代更强调智能化的管理方式，物流管理的最终目标都是要通过向商品流通过程当中不同的对象提供产品或服务以换取利润。因此，商品从生产、储存、运输到流通，这一完整的物流管理的流程里面， RFID智能射频识别技术的应用，能帮助我们在其中不同的范围或领域内改进业务
的效率和效益，这具体表现在以下几个方面:
零售领域
无论是一包糖果，还是一台冰箱或者电视机，在外包装上加印规范的条形码，已经是绝大多数企业生产过程中一个常规的步骤。在商品流通企业，例如大型超市，店员通过扫描条形码来结账和统计库存也是司空见惯的一个场景。
然而，这一场景可能很快要成为历史，产品包装上的条形码可能将要消失，而由加贴或者隐藏在包装内的智能识别标签(RFID)取而代之。RFID的应用，将使企业的产品和商品信息统计在无形中自动完成，大大提高运营效率。
物流运输领域
在商品出货运输的过程中，RFID系统可以指导和跟踪货物运输到分类的地点，通过实时收集的货物信息，调度和分配运输工具的有效工作时间。此外，它还能帮助我们完成诸如:集装箱检视、集装箱分舱、内装货物的核对和确认，以及发货单打印等工作。
在该领域内RFID的广泛应用，能够使得货物运输过程中人为参与因素大量地减少，籍此获取更准确的货物信息，实现货物有效的在途控制。同时，进一步降低物流成本，提高生产效率。对管理者而言，就是可以随时地监控全局，更好地调整资源和劳动力的配置。
商品库存领域
智能化的库存管理，能够帮助我们精确地监控产品的流动情况，实现库存状况的实时控制，从而提高生产透明度和生产效率。
RFID技术的运用，能使我们通过无线射频信息的收集而直接完成商品的入库工作。货物的实时位置和运动信息，都直接由RFID系统进行实时跟踪，仓库工作人员只需借助RFID的收发天线和读写器的帮助，即可把货物的信息记录入库。同时，RFID系统还可以根据货物标签中所记录的有关数量和体积等的信息，指示出最合适的仓储位置，以达到仓储空间的最优化利用。而在货物清点的过程当中，也可以通过自动跟踪RFID标签，极大地提高清点工作的透明度和效率。
生产领域
